Nghiên cứu được tiến hành với mục đích nâng cao hiệu quả xử lý antimony (Sb) trong nước thải nhà máy sợi nhân tạo bằng các chất keo tụ gốc sắt kết hợp với màng lọc MF nhằm thay thế cho quá trình tuyển nổi đang được áp dụng tại nhà máy. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình bao gồm loại chất keo tụ, pH, liều lượng chất keo tụ, nồng độ dung dịch Sb ban đầu được tiến hành khảo sát, đồng thời thực hiện lựa chọn kích thước màng lọc MF phù hợp.
Sợi nhân tạo đang là xu hướng của ngành may mặc do độ bền và tuổi thọ của sợi nhân tạo cao hơn sợi và vải làm từ bông. Tuy nhiên, nước thải nhà máy sợi nhân tạo là vấn đề cần quan tâm do tác động của nó đến môi trường xung quanh, xử lý sơ bộ bằng phương pháp tuyển nổi để loại bỏ tạp chất thô trong nước trước khi đưa về hệ thống xử lý nước thải tập trung của khu công nghiệp không có hiệu quả trong việc loại bỏ Sb. Do đó, hiệu quả xử lý Sb trong giai đoạn sơ bộ cần được nâng cao trước khi nước thải được xử lý tập trung.
Vấn đề ô nhiễm môi trường do các kim loại nặng ngày càng nhận được nhiều sự quan tâm trên thế giới, trong đó kim loại Sb được Cơ quan bảo vệ môi trường Hoa Kỳ (USEPA) và Liên minh Châu Âu (EU) công bố là chất ô nhiễm tác động cao. Sb có nguồn gốc từ các hoạt động tự nhiên và nhân tạo, đặc biệt là ngành khai thác mỏ, dệt nhuộm và công nghiệp sợi đã làm gia tăng mức độ ô nhiễm Sb trong môi trường. Sb có độc tính cao đối với sức khỏe của con người, gây hại cho da, mắt, phổi, dạ dày, gan, thận, tim và hệ thần kinh. Nồng độ tối đa cho phép của Sb trong nước uống theo tổ chức y tế thế giới (WHO) là 5 µg/L. Nồng độ tối đa cho phép của Sb trong nước thải theo dự thảo QCVN 40:2021/BTNMT cột B là 0,2 mg/L.
Để xử lý Sb trong nước thải, có nhiều phương pháp đã được nghiên cứu bao gồm keo tụ, hấp phụ, lọc màng, keo tụ điện hóa… Trong đó, phương pháp keo tụ hiện đang được sử dụng phổ biến do phương pháp này có chi phí thấp, hiệu quả cao, thiết kế và vận hành đơn giản. Các chất keo tụ được sử dụng gồm có muối sắt và muối nhôm đã được tiến hành nghiên cứu, kết quả cho thấy ferric chloride (FC) có hiệu quả cao hơn poly-aluminum chloride trong việc loại bỏ Sb. Đồng thời, khi sử dụng các chất keo tụ gốc sắt còn xuất hiện sự hấp phụ lên bề mặt của các oxit sắt ngậm nước hydrous ferric oxide (HFO), điều này đóng vai trò quan trọng trong việc nâng cao hiệu quả xử lý Sb. Sau quá trình keo tụ, các bông keo có kích thước nhỏ khó loại bỏ hoàn toàn bằng quá trình lắng dẫn đến hiệu quả xử lý Sb chưa đạt được yêu cầu của nhà máy. Màng lọc MF có kích thước phù hợp để loại bỏ các bông keo kích thước nhỏ là cần thiết với mục tiêu nâng cao hiệu quả xử lý Sb, đạt yêu cầu tiếp nhận nước thải nhà máy sợi của hệ thống xử lý nước thải tập trung khu công nghiệp.
Do đó, trong nghiên cứu này đã thực hiện lựa chọn phương pháp keo tụ bằng các chất keo tụ gốc sắt kết hợp với màng lọc MF để loại bỏ Sb trong nước thải nhà máy sợi nhân tạo. Tiến hành khảo sát ảnh hưởng của các yếu tố bao gồm loại chất keo tụ, pH, lượng chất keo tụ và nồng độ Sb ban đầu, đồng thời, xây dựng đường đẳng nhiệt hấp phụ Sb, lựa chọn kích thước màng lọc MF. Từ đó, nghiên cứu lựa chọn chất keo tụ thích hợp cũng như xác định các điều kiện phù hợp để nâng cao hiệu quả xử lý Sb, đạt yêu cầu xử lý Sb trong nước thải của nhà máy sợi nhân tạo.
Nước thải nhà máy sợi nhân tạo sau khi xử lý sơ bộ bằng phương pháp tuyển nổi nhằm loại bỏ tạp chất trong nước trước khi đưa về hệ thống xử lý nước thải tập trung của Khu công nghiệp. Tuy nhiên, nồng độ kim loại Sb trong nước thải còn cao, chưa đạt yêu cầu tiếp nhận của nhà máy xử lý nước thải tập trung. Do đó, yêu cầu đặt ra là cần thay đổi phương pháp xử lý để gia tăng hiệu quả loại bỏ Sb, nhà máy đưa ra yêu cầu cần thực hiện loại bỏ ít nhất 80% nồng độ Sb trong nước thải ban đầu.
Mẫu nước thải từ nhà máy sợi nhân tạo được lấy mẫu và phân tích nồng độ Sb đầu vào trước khi xử lý bằng phương pháp keo tụ.
Mẫu nước thải được keo tụ bằng các chất keo tụ gốc sắt gồm PFS, FC, và FeSO4. Quá trình diễn ra ở nhiệt độ phòng. Các thí nghiệm keo tụ được diễn ra theo trình tự: khuấy nhanh với tốc độ 200 vòng/phút trong 3 phút và khuấy chậm ở tốc độ 40 vòng/phút trong 20 phút, sau đó, nước thải được lắng trong 30 phút. Nước sau lắng được lọc qua màng lọc MF có kích thước phù hợp được lựa chọn là 0,2 μm. pH được điều chỉnh bằng 0,1 M HCl và 0,1 M NaOH. Các thí nghiệm được lặp lại 3 lần và lấy giá trị trung bình
Nghiên cứu đã chứng minh được poly ferric sulfate (PFS) có hiệu quả xử lý Sb cao nhất trong các chất keo tụ gốc sắt. Kết quả nghiên cứu đã xác định được điều kiện thích hợp khi sử dụng PFS là pH 6, lượng chất keo tụ là 50 mg/L và sử dụng màng lọc MF có kích thước 0.2 µm thì hiệu quả loại bỏ Sb đạt 90%. Cơ chế quá trình đã được mô tả và tuân thủ theo đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir. Tóm lại, kết quả nghiên cứu cho thấy rằng keo tụ bằng PFS kết hợp với màng lọc MF là phương pháp hiệu quả và đơn giản để loại bỏ Sb trong quá trình xử lý nước thải nhà máy sợi nhân tạo, hiệu quả xử lý Sb đã được nâng cao nhằm đáp ứng yêu cầu tiếp nhận nước thải của nhà máy xử lý nước thải tập trung. |